Физико-химические основы извлечения цветных и редких металлов из комплексных руд и вторичного сырья

Проводились исследования по обогащению чернового титаномагнетитового концентрата месторождения Гремяха-Вырмес. Установлено, что максимальное раскрытие зерен титаномагнетита происходит при измельчении чернового концентрата до крупности -0,1 мм, что позволяет удалить силикатные примеси с применением мокрой магнитной сепарации при напряженности магнитного поля 0,07 Tл. В этих условиях удается получить титаномагнетитовый концентрат с содержанием 59,4% Feобщ, 0,74% V₂O₅, 7,7% TiO₂, 1,43% SiO₂ и др., а также снизить содержание серы и фосфора на 25% и 30% соответственно. При магнитной сепарации до 80% силикатов и практически весь ильменит переходят в немагнитную фракцию. Исследованы продукты (шлак и металл), полученные при восстановительном обжиге высокожелезистой ниобий-редкоземельной руды Чуктуконского месторождения. Металлический продукт от восстановительного обжига представляет собой высокофосфористый чугун с низким содержанием кремния. Изучены фазовый состав шлака и межфазное распределение РЗМ, ниобия и других элементов. Установлено, что в шлаке присутствуют в основном четыре фазы: стекловидная фаза, фаза со структурой перовскита, фаза со структурой лопарита и шпинельная фаза. Ниобий и РЗМ сконцентрированы в первых трех фазах. Шпинельная фаза состоит из твердого раствора на основе MnAl₂O₄ - MgAl₂O₄. Выполнены исследования по восстановительному обжигу латеритных никелевых руд гематитового типа с флюсовыми добавками в области температур 1350 - 1450°С с получением гранулированного никелевого чугуна. Определены расход твердого восстановителя, количество флюсовых добавок CaCO₃ и CaF₂ и оптимальная температура восстановительного обжига. Показано, что в установленных условиях восстановительного обжига выход чугунных гранул составляет 40 - 42,5%, а шлака 32 - 35% от массы руды. При этом 94 - 99% железа и практически весь никель извлекаются в чугун, содержащий до 2,3%Ni и 2,1 - 2,5%С. Выполнены: термодинамический анализ растворов кислорода в расплавах системы Ni-Co, содержащих марганец; термодинамический анализ растворов кислорода в расплавах системы Ni-Co, содержащих кремний; термодинамический анализ влияния кремния на растворимость кислорода в расплавах системы Ni-Co-Cr; термодинамический анализ влияния алюминия на растворимость кислорода в расплавах системы Fe-Co-Cr; термодинамический анализ растворов кислорода в расплавах системы Fe-Co, содержащих гафний. Определены константы равновесия, коэффициенты активности при бесконечном разбавлении и параметры взаимодействия в расплавах различного состава. Исследовано поведение наночастиц тугоплавких фаз (НЧТФ) в расплаве под влиянием поверхностно адсорбционных сил, выполнено удаление ПАВ с использованием НЧТФ. Результаты опытов показали, что с учетом термодинамического анализа процессов испарения компонентов и плавок без введения НЧТФ удаление Sn происходило в результате гетерофазного взаимодействия НЧТФ с ПАВ. Исследованы физико-химические свойства (поверхностное натяжение, плотность) и структурные изменения в расплавах системы Ni-Bi-O c низким содержанием висмута и кислорода: 0,005 - 0,01 мас. % каждого. Оптимизирована разработанная ранее схема рециклинга пыли электродуговой плавки стали с двумя пирометаллургическими стадиями во вращающихся трубчатых печах. Исследованы направления рециклинга железосодержащего клинкера, образующегося в ходе вельцевания пыли. Проведенные термодинамические расчёты и лабораторные эксперименты показали возможность использования клинкера для извлечения из него железа методом восстановительной плавки, а также извлечения из него углерода методом флотации. Сопоставлены и проанализированы ранее разработанные технологические схемы с одной и двумя пирометаллургическими стадиями. Разработаны технологические рекомендации для увеличения эффективности технологических схем переработки пыли электродуговой плавки стали. Выявлена высокая эффективность применения гидрометаллургии для решения проблемы комплексной переработки пирротиновых промпродуктов и медно-никелевых файнштейнов в сернокислых средах. Установлены зависимости электропроводности молибденсодержащих аммиачных электролитов, применяемых при переработке отходов тяжелых сплавов, от температуры и концентрации реагентов. Рассчитаны температурные коэффициенты и энергии активации электропроводности для различного состава растворов. Выявлен синергетический эффект взаимодействия компонентов молибденсодержащих аммиачных электролитов, повышающий величину электропроводности, что может быть связано со снижением ее энергии активации. Исследовано анодное поведение тяжелых вольфрамсодержащих сплавов типа ВНЖ в щелочных и щелочно-аммиачных электролитах. Выявлены закономерности изменения электрохимических свойств сплавов в процессе их анодного растворения, связанные с изменением состава поверхности растворяемого материала.